摘要：運用PLC控制技術對現有清洗機裝置進行了技術改造，通過增加機械手裝置，來完成生產線中前后兩道工序間工件的可靠傳送。具體介紹了整個改造的設計和制作過程以及編程的體會和經驗
　　
　　一、改造前的設備情況
　　
　　上海大眾汽車公司汽車一廠的汽車零件中凸軸的清洗工序所用的清洗機和冷卻塔原設計用兩條同步運行的鏈條輸送工作，如圖1所示圖1中右面部分為清洗機及2#輸送鏈，左面為冷卻塔及1#輸送鏈。這兩條輸送鏈的節距相等，1#輸送鏈上每兩個節距之間裝有一掛鉤，掛鉤長度即是一個節距。鏈輪B和鏈輪A用同半徑的兩個小鏈輪通過鐵鏈緊密相連，使這兩條輸送鏈保持同步運行。4為主動輪由電機拖動，B為從動輪。

　　
　　該設備采用繼電器控制系統。其工作流程為：工件經清洗機加溫沖洗后，由2#輸送鏈傳送至D處，靠重力落到C處的掛鉤上，然后再由1#輸送鏈送到冷卻塔進行冷卻設備經過長期運行，由于兩條輸送鏈不均等的變形和機械磨損而引起兩鏈條不能保持同步運行，以及每根工件在著落處（D處）所受的阻尼也不盡相同，落下的時間是非不一，從而導致工件經常不是落到掛鉤上，而是掉在地上，造成相當多的工廢。
　　
　　二、改造方案
　　
　　如圖2所示，對原設備作如下技術改造。

　　
　　1．加裝一套由PLC控制的機械手以及相應控制部件所構成的傳送裝置，來實現這兩段輸送鏈之間工件的可靠接送。
　　
　　2．取消A、B輪間的鐵鏈，轉向輪改成鏈輪E，并增加一個帶齒輪箱的電機Ml來直接驅動鏈輪E，將原來由一個電機帶動兩條輸送鏈改成分別由兩個電機拖動的兩條獨立的輸送鏈這樣，一方面將1#輸送鏈作為獨立的控制對象，解決掛鉤在待料處的定位題目；另一方面增加了編程的可靠性和靈活性
　　
　　三、硬件的設計
　　
　　考慮到輸進、輸出點數未幾，選用經濟實用的SIEMENS公司S5一90U可編程控制器作為控制核心，它有10個輸進點、6個輸出點，本身帶有電源，結構緊湊。輸進、輸出配置如圖3所示。

　　
　　四、軟件設計
　　
　　1．運行方式
　　
　　根據生產工藝及各種實際操縱的要求，設計三種運行方式：
　　
　　（1）自動運行方式。選擇開關SB1撥至自動方式下，按啟動按鈕SB2后，系統就進進自動工作循環。
　　
　　（2）手動調整運行方式。SB1撥至調整方式下，撥動選擇開關SB3可以使機械手至送料位置或出料位置；按下按鈕SB4，點動電機M1，可使1#輸送鏈連續運轉。在此運行方式下，為避免機械手和1#輸送鏈上的掛鉤相撞，系統自動封閉清洗機，使2#輸送鏈上不再有工件送出。
　　
　　（3）出空運行方式。在自動運行方式下，按一下按鈕SB4，設備就會處于出空循環方式，逐漸將冷卻塔內的工件全部排空，排出的周期由STEPS的軟元件—計時器TS來決定。若要重新進進自動運行方式，只要再按一下啟動按鈕SB2即可。
　　
　　2．編程語言
　　
　　機械手的控制程序采用STEPS語言，選用順序控制方式編寫，既按照執行的動作一步一步進行，類似于GRAPHS程序的寫法。在程序的主干中，每一步動作的控制邏輯都賦予一個中間標志M，由它再來控制相應的執行機構，然后再判定相應的反饋信號是否滿足程序邏輯要求，若滿足則執行下一步，若不滿足則等待，當等待的時間超過監控時間后，程序就跳出往執行故障處理程序。整個程序由三個模塊組成：
　　
　　2008OBI循環控制，組織調用其它模塊
　　
　　PBI調整運行方式
　　
　　PB2自動運行方式
　　
　　PB3故障處理
　　
　　設計順序控制系統，首先需要對被控制對象，包括整個生產過程的運行方式、信號的獲得、整個過程的動作順序與相關設備的關系，以及某些特殊要求作全面的了解。在此基礎上，畫出動作順序流程圖，寫出控制邏輯表達式，并選用適當的控制裝置實現對系統的控制。
　　
　　3．程序流程
　　
　　具體程序流程如圖4所示。由于篇幅有限，具體的程序清單從略。

　　
　　在整個設計和制作過程中，需要留意的題目是：在每次自動循環開始前，要可靠地保證1#輸送鏈上C點處的掛鉤一定要處于能接到工件的位置，這也是整個改造成功與否的關鍵所在。
　　
　　如圖2所示，鏈輪E上均勻分布了三個均布的凸塊，鏈輪E逆時針旋轉一周，1#輸送鏈就傳動三個掛鉤。S4為感應式接近開關，檢測凸塊是否到達，在PLC：程序編寫中規定，只有當S4的信號出現由“1”到“0”的變化時（此時E輪和S4的相對位置如圖2所示），機械手才能將工件送向處于c點處的掛鉤。當然，在調試時一定要調好C處掛鉤和機械手送料時的相對位置，使工件能順利送進該掛鉤。所以在每次自動循環開始前，無論設備處在什么狀態下，都要先執行“初始化”過程：①電機M1拖動1#輸送鏈輪傳動，只有當54（133.0）的信號發生由“1”到“0”的變化時，系統才能進進待命預備狀態（M65.4=1），機械手才能進行傳接工作。②機械手無條件回到接料位置（Q32.2=0）進行等待。這樣就保證工件能被可靠無誤的傳接。
　　
　　另外，考慮到在運行過程中有很多意外情況可能出現，諸如控制電機的接觸器損壞、接近開關失靈、氣缸的氣路波動等等因素，在程序的設計中還運用了STEPS的軟件—內部計時器對機械手動作所需的時間和1#輸送鏈傳送一個掛鉤所需的時間進行了監控。由于清洗機的節拍為18s，故對機械手動作的監控計時器T10的時間常數設為10s（機械手在10s內還沒有完成送料一等待一接料的過程，系統馬上就出錯報警），后者監控計時器T11的時間常數為4s（傳送一個掛鉤的時間不得小于4s），這樣，T10+T11=14s，小于清洗機的節拍時間18s，也就是說，1#輸送鏈的節拍比2#輸送鏈的快，在正常情況下機械手有足夠的時間來完成接料、送料的動作，否則就作為有故障處理，保證機械手可靠接送料。
　　
　　五、結論
　　
　　設備改造后運行穩定可靠，再也沒有過工件傳接出錯的題目同時，通過本次技術改造，筆者體會到可編程控制器的程序設計是硬軟件知識的綜合，需要科學技術和現抄驗等諸方面的結合。程序設計主要依據控制系統的軟件設計規格書和實際生產工藝要求。在整個設備改造的設計、制作過程中，程序編寫是zui關鍵的一步，程序設計的方法和技巧也集中體現在這一步。程序編寫時，一定要全面了解被控對象以及其動作順序關系，對所涉及的題目的各方面考慮得是否*和充分，將直接影響程序的實際工作效果，甚至能造成程序鎖死或控制事故，所以在程序設計中一定要考慮各種運行狀態及可能出現的情況，發揮控制系統的功能。